CXUS7778A 车规级充电端口控制器+3A同步降压转换器
USB BC1.2 | YD/T 1591-2009 | 3V-36V输入 | AEC-Q100 Grade 1

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年4月 | 型号：CXUS7778A | 封装：WETD-VQFN-32L（5×5mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7778A 是一款高度集成的车规级充电端口控制器，在单颗芯片内融合了 USB充电端口控制器 和 3A同步降压转换器。该芯片通过D+/D-数据线提供电气签名，支持 USB BC1.2 及 中国通信行业标准 YD/T 1591-2009 充电协议，集成自动检测模式，兼容DCP短接、Divider 3、1.2V短接等传统快充模式。CXUS7778A 内置的高效率同步降压转换器可在 3V至36V 宽输入电压范围内提供高达 3A 的连续输出电流，并能承受高达 42V 的负载突降瞬态。芯片具备恒流控制、可调USB限流、线损补偿、可选扩频调制以及全面的保护功能，采用 WETD-VQFN-32L 5×5mm 封装，通过 AEC-Q100 Grade 1 认证，是汽车充电器、USB电源充电器等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在车载充电器和USB电源充电器设计中，充电端口控制器需要兼容多种移动设备的快充协议，同时提供稳定高效的电源转换。CXUS7778A 作为一款车规级高集成度充电端口控制器，其核心价值在于将 USB充电协议识别 和 同步降压转换器 两大功能集成于单一芯片，显著降低系统BOM成本和设计复杂度。

芯片内置的同步降压转换器采用峰值电流模式控制，集成 70mΩ高侧和70mΩ低侧MOSFET，可实现高效率转换。输出电压可通过外部电阻分压器在 5V至6V 范围内调节，并支持 线损补偿 功能，确保负载端电压稳定。CXUS7778A 支持 USB BC1.2 SDP/CDP 以及 DCP自动检测模式，涵盖短接模式、Divider 3模式和1.2V短接模式，兼容市场上绝大多数移动设备的快充需求。芯片还支持USB高速（480Mbps）和全速（12Mbps）数据直通，确保数据传输与充电同步进行。

CXUS7778A 采用 WETD-VQFN-32L 5×5mm 可润湿侧翼封装，便于光学检测，结温范围 -40°C 至 125°C，环境温度范围 -40°C 至 125°C，完全符合汽车级应用要求。其丰富的保护功能包括 DS+/DS-过压保护、逐周期过流限制、输入欠压锁定、输出过压/欠压保护、过温保护 等，确保系统在各种异常条件下安全可靠运行。CXUS7778A 可支持Type-A连接器，适用于车载充电器、USB电源充电器等应用。

2. 主要特点与技术亮点

• USB充电端口控制器：支持USB BC1.2 SDP/CDP/DCP，兼容YD/T 1591-2009、Divider 3模式、1.2V短接模式。
• 自动检测模式：集成DCP自动检测状态机，支持传统快充协议识别。
• 3A同步降压转换器：3V至36V宽输入电压范围，3A连续输出电流，峰值效率高达96%。
• CC/CV模式控制：支持恒压和恒流控制，可通过外部sense电阻实现可调USB限流。
• 可调开关频率：300kHz至2.2MHz可编程，支持外部同步。
• 轻载模式选择：可选PSM（节能模式）或FPWM（强制PWM）以优化效率或纹波。
• 可调软启动：通过外部电容编程软启动时间，防止启动浪涌。
• 线损补偿：可补偿输出走线压降，保持负载端电压恒定。
• 扩频调制：可选频率抖动，简化CISPR和汽车EMI认证。
• 全面保护：DS+/DS- OVP、逐周期过流限制、输入UVLO、输出UVP/OVP、过温保护、相邻引脚短路保护。
• 电源良好指示：开漏PGOOD输出，监控输出电压状态。
• 使能控制：EN引脚支持逻辑控制或电阻分压设置UVLO阈值。
• HBM 8kV ESD：DS+/DS-引脚具备8kV人体模型ESD保护。

3. 典型应用电路

CXUS7778A的典型应用电路包含：VBUS输入（3V-36V），外接功率电感、输入/输出电容，D+/D-数据线连接USB连接器，CSP/CSN外接电流检测电阻（RSENSE）实现恒流控制，FB引脚外接电阻分压器设定输出电压，COMP引脚外接补偿网络，RT引脚外接电阻设定开关频率，SS引脚外接电容设定软启动时间，PGOOD引脚通过上拉电阻指示电源状态。VS引脚用于VBUS检测，RST引脚用于VBUS复位控制。

图2. 典型应用电路

引脚封装图

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 主控制环路（CV调节）

CXUS7778A 采用峰值电流模式控制的高效率降压转换器。内部振荡器触发高侧MOSFET导通，电感电流上升；电感电流被内部监测，输出电压通过FB引脚外部分压电阻（R1、R2）采样，与内部参考电压（VREF_CV = 0.8V）比较，产生恒压补偿信号（VCOMP）在COMP引脚。当电感电流达到阈值时，高侧MOSFET关断，电感电流通过低侧MOSFET续流。通过调节电感电流控制占空比和输出电压。

5.2 恒流（CC）调节

CXUS7778A 还提供平均电流控制环路。输出电流通过外接于CSP和CSN之间的电流检测电阻（RSENSE）采样。当电流检测电压（Vcs = Vcsp - Vcsn）等于内部参考电压（VREF_CC = 100mV）时，电流误差放大器输出将COMP拉低，实现平均电流控制。当输出电流减小、电流检测电压低于100mV时，CV环路重新主导COMP，输出电压回到由分压电阻设定的调节电压。

5.3 模式选择与同步

MODE/SYNC引脚用于选择轻载模式（FPWM或PSM）以及外部同步。当MODE/SYNC高于逻辑高阈值时，芯片锁定在FPWM模式；当引脚悬空或拉低时，芯片在轻载下进入PSM模式以提高效率。芯片还可通过MODE/SYNC引脚与300kHz至2.2MHz的外部时钟同步。

5.4 开关频率设置

开关频率可通过RT引脚外接电阻设定，范围300kHz至2.2MHz。频率选择需在效率和元件尺寸之间权衡。高频率允许使用更小的电感和电容，但会增加开关损耗；低频率可提高效率，但需要更大的电感和电容。RT引脚电阻计算公式：R_RT(kΩ) = 74296 × fsw^-1.06，其中fsw单位为kHz。建议使用1%精度、温度系数100ppm或更低的电阻。

5.5 内部稳压器与自举

芯片集成5V线性稳压器（VCC），由VIN供电，为内部电路提供电源。VCC引脚需外接至少0.7μF的X7R陶瓷电容，推荐1μF/16V/0603。自举电容（CBOOT）连接在BOOT和SW之间，推荐0.1μF/0603/X7R，耐压6.3V或更高。当输入电压低于5.5V时，建议增加外部自举二极管（如1N4148或BAT54）以提高高侧开关增强效果和效率。

5.6 软启动

软启动时间可通过SS引脚外接电容（Css）编程。内部电流源（Iss = 6μA）对Css充电，产生软启动斜坡电压。输出电压从0V上升至90%设定值的时间：tss = Css × 0.8 / Iss。若输出电容较大，需确保Css足够大，使软启动周期在输出电容充满后结束。

5.7 电源良好指示

PGOOD为开漏输出，通过上拉电阻连接至VCC或低于5.5V的外部电源。当FB电压高于电源良好高阈值（VTH_PGLH1，典型为参考电压的90%）时，PGOOD释放为高阻；当FB电压超过VTH_PGLH1的120%时，PGOOD拉低。PGOOD可用于监控输出电压状态。

5.8 扩频调制

SSP_EN引脚可编程开启/关闭扩频功能。扩频采用伪随机序列，频率扩展+6%，例如2.1MHz开关频率将在2.1MHz至2.226MHz之间变化，确保不落入AM频段（1.8MHz以下）。扩频功能在软启动完成后且未检测到零电流时激活。当与外部时钟同步时，扩频功能不可用。

5.9 保护机制

• 高侧开关峰值电流限制：通过RLIM引脚外接电阻调节，推荐33kΩ（5.5A）至91kΩ（2.2A）。逐周期限制，保护电感电流异常。
• 低侧开关电流限制：包括源电流限制和灌电流限制，防止短路条件下电流失控。
• 输出欠压保护（UVP）：FB电压低于参考电压50%时触发，进入 hiccup 模式，自动恢复。
• 过温保护（OTP）：结温超过175°C时关断开关，温度下降15°C后恢复。
• DS+/DS-过压保护：DS+/DS-电压超过3.85V时，PGOOD在100μs后拉低，并触发VBUS复位。
• 引脚短路保护：BOOT与VIN短路时，内部保护熔丝熔断，防止芯片冒烟、起火或火花。
• VBUS复位：故障事件发生时，降压转换器关断，VBUS通过内部电路放电，然后重新启动。

5.10 电池充电模式控制

CXUS7778A 支持USB BC1.2定义的三种端口类型：标准下行端口（SDP）、充电下行端口（CDP）和专用充电端口（DCP）。通过BCM引脚设置模式。SDP遵循USB 2.0/3.0协议，最大500mA（USB 2.0）或900mA（USB 3.0）；CDP提供至少1.5A电流并支持数据通信；DCP自动模式仅提供电源，支持短接模式、Divider 3模式和1.2V短接模式。DCP自动模式启动时处于Divider 3模式，若检测到BC1.2或YD/T 1591-2009兼容设备，则短暂进入短接模式后转为1.2V短接模式。

5.11 数据开关

芯片支持USB 2.0高速（480Mbps）和全速（12Mbps）数据直通。在CDP或SDP模式下，数据开关保持导通，允许设备与主机通信。VCC达到POR电平后，数据开关在内部延迟800μs后导通；EN禁用时，VCC放电至POR电平，数据开关关断。

6. 基于CXUS7778A的车载充电器设计实例

设计目标：一款车规级双口USB充电器，输入电压12V（9V-36V范围），每口输出5V/2.4A，支持USB BC1.2 CDP和DCP自动检测，工作温度-40°C至105°C。

• 系统配置：选用CXUS7778A，VIN接12V车载电源，输入电容采用4.7μF/50V X7R并联0.1μF，功率电感选用2.2μH/9.5mΩ（如Cyntec VCHA075D-2R2MS6），输出电容采用22μF×2 X7R，电流检测电阻RSENSE=34mΩ/1W，FB分压电阻R1=147kΩ、R2=28kΩ设定输出电压5V。
• 参数设置：RT引脚电阻设定开关频率2.1MHz，SS电容设定软启动时间约5ms，RLIM电阻设定峰值电流限制5.5A，MODE/SYNC引脚拉高选择FPWM模式，SSP_EN使能扩频调制以通过CISPR 25 EMI测试。
• 充电协议：BCM引脚配置为DCP自动模式，兼容BC1.2、YD/T 1591-2009、Divider 3和1.2V短接模式，覆盖主流手机快充。
• 保护设计：DS+/DS-引脚配置TVS二极管，确保8kV HBM ESD保护。输出端配置过压保护，FB电阻分压网络靠近IC放置。利用线损补偿功能补偿0.24V走线压降，确保负载端电压精度。
• 热设计：在12V输入、5V/2.4A输出、2.1MHz开关频率下，效率约89%，芯片功耗约1.41W。采用4层PCB，θJA(EFFECTIVE)约50.9°C/W，环境温度50°C时结温约124.7°C，满足125°C限值。
• PCB布局：功率回路（CIN、高侧MOSFET、电感、COUT）尽可能短而宽；SW节点面积最小化；CSP/CSN采用Kelvin连接；模拟地与功率地单点连接；散热焊盘多过孔连接至地平面。

7. PCB布局建议

• 四层或六层PCB：推荐使用最大地平面以提升散热性能。主电流路径走线宽而短。
• 输入电容：高频去耦电容CIN3尽可能靠近IC，减小回路阻抗和开关节点振铃。推荐4.7μF X7R（2.1MHz开关频率），另加0.1μF/0402或0603滤高频噪声。
• VCC电容：Cvcc靠近VCC引脚放置，最小0.7μF，推荐1μF/16V/0603 X7R。
• 自举电容：CBOOT靠近IC放置，走线宽度20mil以上。
• 过孔与散热：在VIN和PGND附近、输入电容附近放置多个过孔，降低寄生电感并改善散热。扩展地平面，在芯片下方及附近增加散热过孔。
• 开关节点：SW和BOOT节点面积尽可能小，模拟元件远离这些节点。减小SW裸露铜面积以降低电耦合。
• 反馈与补偿：反馈采样网络连接在输出电容的过孔之后，反馈和补偿元件靠近IC放置。
• 地线：所有模拟地连接至公共节点，再单点连接至功率地。
• 电流检测：CSP、CSN和RSENSE采用Kelvin连接，减小电流检测电压误差。

8. 订购信息与技术支持

CXUS7778A 采用 WETD-VQFN-32L（5×5mm） 可润湿侧翼封装，无铅、RoHS合规，通过AEC-Q100 Grade 1认证。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计和FAE现场支持。